Università degli Studi di Palermo Dipartimento di Ingegneria Chimica, Gestionale, Informatica, Meccanica Informatica per la Storia dell Arte Anno Accademico 2014/2015 Docente: ing. Salvatore Sorce Rappresentazione delle informazioni II parte: testo, suoni
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Informatica per la Storia dell Arte Algoritmi Notizie Docente: Ing. Salvatore Sorce, Ph.D. salvatore.sorce@unipa.it, 09123862609 Lezioni: Lunedì, 14-17, aula Multimediale A del Polo Didattico Ricevimento: Lunedì, 11-12, @ ex-dip. Ing. Nucleare, edificio 6, II piano Dopo il corso: per appuntamento Sito web: http://www.unipa.it/sorce (LEGGERE LA SEZIONE F.A.Q.)
American Standard Code for Information Interchange (ASCII) Rappresentazione di caratteri alfanumerici Codice a 8 bit (usati solo i primi 7): B 8 B 7 B 6 B 5 B 4 B 3 B 2 B 1 B 8 = 0 Quanti bit per memorizzare la parola Ciao?
American Standard Code for Information Interchange (ASCII) Rappresentazione di caratteri alfanumerici Codice a 8 bit (usati solo i primi 7): B 8 B 7 B 6 B 5 B 4 B 3 B 2 B 1 B 8 = 0 Quanti bit per memorizzare la parola Ciao? C -> 01000010 i -> 01101001 a -> 01100001 o -> 01101111
Codificare la stringa Ciao a tutti. in ASCII: Rappresentazione di caratteri alfanumerici 01000010 01101001 01100001 01101111 ( Ciao ) 00100000 (spazio/blank) 01100001 ( a ) 00100000 (spazio/blank) 01110100 01110101 01110100 01110100 01101001 ( tutti ) 00101110 (. )
Rappresentazione di caratteri alfanumerici Codici ASCII estesi per alfabeti nazionali a 8 bit (256 caratteri) Definiti dall ISO (International Standard Organization) Tanti codici per i diversi alfabeti Il nostro è il codice ISO Latin 1 Codice ISO UNICODE per la codifica di tutti i caratteri in una sola tabella Codice a 16 bit (65536 caratteri) Ancora poco usato E il formato unico dei caratteri in Java
Rappresentazione di dati multimediali I dati multimediali (suoni, immagini, video) sono grandezze continue Variano nel tempo e nello spazio senza soluzione di continuità Un calcolatore può rappresentare solo informazioni discrete Non possono assumere valori infinitamente grandi o infinitamente piccoli Non possono variare in maniera arbitraria tra valori vicini Esempio reale: 12647321455.572278990951886933278 Troppo grande Troppe cifre dopo la virgola Non c è spazio
Rappresentazione di dati multimediali I dati multimediali vengono acquisiti mediante i due processi di campionamento e quantizzazione Nel campionamento vengono prelevati dei campioni rappresentativi del dato multimediale ad intervalli regolari di tempo (o spazio) Nella quantizzazione si approssima ogni campione con il valore digitale più vicino rappresentabile dal calcolatore
Digitalizzare il suono Un oggetto produce suono vibrando all interno di un mezzo come l aria Le vibrazioni si trasmettono nell aria Le onde di pressione sono emanate dall oggetto e fanno vibrare i nostri timpani La forza o intensità della pressione determina il volume La frequenza (numero di oscillazioni al secondo) è l altezza (tonalità)
Digitalizzare il suono
Digitalizzare il suono Per digitalizzare informazioni continue bisogna convertirle in bit È possibile esprimere con un numero binario la distanza dell onda dall asse (la quantità di pressione positiva o negativa) Quando dobbiamo eseguire le misure? Non possiamo registrare ogni punto dell onda
Digitalizzare il suono: Campionamento Si prendono le misure a intervalli regolari Il numero di misurazioni al secondo è la frequenza di campionamento maggiore è la frequenza, più accurata sarà la registrazione
Digitalizzare il suono: Campionamento La frequenza di campionamento dovrebbe essere legata alla frequenza dell onda una frequenza troppo bassa potrebbe perdere dettagli che si infilano tra un campione e l altro regola di Nyquist: la frequenza di campionamento deve essere almeno il doppio di quella massima contenuta nel segnale audio da registrare dato che l uomo può percepire suoni fino a 20.000 Hz, un campionamento di 40.000 Hz è sufficiente la frequenza standard è 44.100 Hz (44,1 KHz) Alla fine del processo di campionamento, si ottiene un insieme finito di valori, ognuno dei quali appartiene però ancora ad un insieme continuo (i numeri reali)
Digitalizzare il suono: Quantizzazione s t s(t i ) = 64.7478132412561726 Si = 64.75 = 0100000011000011
Digitalizzare il suono: Quantizzazione Quanto deve essere accurato un campione? i bit devono rappresentare i valori sia positivi che negativi più bit ci sono, più è accurato il campione la rappresentazione digitale dei CD audio utilizza 16 bit (registra 65.536 livelli, la metà per i valori positivi e altrettanti per quelli negativi)
Digitalizzare il suono: Quantizzazione
Processo analogico-digitale-analogico Processo di digitalizzazione: il suono è convertito dal microfono (trasduttore) da segnale di pressione a segnale elettrico (segnale analogico) Il segnale elettrico entra in un convertitore analogico-digitale (ADC), che campiona l onda a intervalli regolari, applica ai campioni la quantizzazione e la passa alla memoria sotto forma di numeri binari Alla fine del processo di quantizzazione, si ottiene un insieme di bit (rappresentazione digitale binaria dei campioni) Riproduzione del suono: I numeri passano dalla memoria a un convertitore digitale-analogico (DAC), che ricrea l onda elettrica più semplice che passa per tutti i punti rappresentati dal valore dei campioni Il segnale entra poi in un altoparlante che lo converte in onda sonora
Vantaggi del suono digitale Possiamo eseguire facilmente elaborazioni Compressione un applicazione è la compressione dell audio digitale (riduzione del numero di bit necessari alla rappresentazione) le frequenze che l orecchio umano non può udire sono rimosse un file MP3 in generale arriva a un fattore di compressione di 10:1 Riprodurre una registrazione i bit possono essere copiati senza perdere informazioni l originale e la copia sono esattamente uguali